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1、會(huì)計(jì)學(xué)1大學(xué)物理黑體輻射普朗克能量子假設(shè)大學(xué)物理黑體輻射普朗克能量子假設(shè)2一一 熱輻射熱輻射1 熱輻射的基本概念和基本定律熱輻射的基本概念和基本定律 (1)單色輻射出射度單色輻射出射度 單位時(shí)間內(nèi)從物單位時(shí)間內(nèi)從物體單位表面積發(fā)出的頻率在體單位表面積發(fā)出的頻率在 附近單位頻率附近單位頻率區(qū)間內(nèi)的電磁波的能量區(qū)間內(nèi)的電磁波的能量.單位:?jiǎn)挝唬?(TM3mW- -單位:?jiǎn)挝唬?2HzmW- - -)(TM第1頁(yè)/共17頁(yè)3(2)輻射出射度輻射出射度 單位時(shí)間,單位面積上所輻射出的各種單位時(shí)間,單位面積上所輻射出的各種頻率(或各種波長(zhǎng))的電磁波的能量總和頻率(或各種波長(zhǎng))的電磁波的能量總和.0d)(

2、)(TMTM0d)()(TMTM第2頁(yè)/共17頁(yè)40 2 4 6 8 10 12Hz10/1421210468)/(128HzmW10TM太陽(yáng)太陽(yáng))/(129HzmW10-TM鎢絲鎢絲K 800 5T可見(jiàn)可見(jiàn)光區(qū)光區(qū) 太陽(yáng)太陽(yáng) 鎢絲鎢絲鎢絲和太陽(yáng)的單色輻出度曲線鎢絲和太陽(yáng)的單色輻出度曲線第3頁(yè)/共17頁(yè)5(3 3)黑體)黑體 黑體是理想黑體是理想模型模型 若物體在任何溫度下,對(duì)任何波長(zhǎng)的輻若物體在任何溫度下,對(duì)任何波長(zhǎng)的輻射能的吸收比射能的吸收比都等于都等于1, 則則稱此物體為黑稱此物體為黑體體.第4頁(yè)/共17頁(yè)60 1 000 2 000 )mW10/()(314TMnm/可見(jiàn)光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)3

3、 3 000000 K K6 6 000000 K Km黑黑體體單單色色輻輻出出度度的的實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)曲曲線線二二 黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律第5頁(yè)/共17頁(yè)71 斯特藩斯特藩 - - 玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律40d)()(TTMTM428Km W10670. 5斯特藩斯特藩 - - 玻耳茲曼常量玻耳茲曼常量總輻出度總輻出度式中式中0 1 000 2 0001.0 )mW10/()(314TMnm/可見(jiàn)光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)3 3 000000 K K6 6 000000 K Km第6頁(yè)/共17頁(yè)82 維恩位移定律維恩位移定律bT mKm 10898. 23b常量常量 峰值波長(zhǎng)峰值波長(zhǎng)0 1 000

4、 2 0001.0 )mW10/()(314TMnm/可見(jiàn)光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)3 3 000000 K K6 6 000000 K Km第7頁(yè)/共17頁(yè)9nm 890 9nm29310898.231mTb解解 (1)由維恩位移定律由維恩位移定律 例例1(1)溫度為溫度為 的黑體,其單色輻的黑體,其單色輻出度的峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是多少?出度的峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是多少?( (2) )太陽(yáng)太陽(yáng)的單色輻出度的峰值波長(zhǎng)的單色輻出度的峰值波長(zhǎng) ,試,試由此估算太陽(yáng)表面的溫度由此估算太陽(yáng)表面的溫度.(3)以上兩輻出以上兩輻出度之比為多少?度之比為多少? C20nm 483m第8頁(yè)/共17頁(yè)105412121076. 1

5、)()()(TTTMTM(2)(3)由由斯特藩斯特藩 - - 玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律K 000 6K1048310898.293m2bT由維恩位移定律由維恩位移定律第9頁(yè)/共17頁(yè)11三三 瑞利瑞利 - 金斯公式金斯公式 經(jīng)典物理的困難經(jīng)典物理的困難)HzmW10/()(-1-29TM0 1 2 3 6Hz10/142 4瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式kTcTM222)( 瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式紫外災(zāi)難紫外災(zāi)難實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線*T = 2 000 K第10頁(yè)/共17頁(yè)12四四 普朗克假設(shè)普朗克假設(shè) 普朗克黑體輻射公式普朗克黑體輻射公式1ed2d)(/32kThchTM1 普朗

6、克黑體輻射公式普朗克黑體輻射公式sJ1063.634h普朗克常數(shù)普朗克常數(shù)第11頁(yè)/共17頁(yè)130 1 2 3 6Hz 10/14)HzmW10/()(1-29TM瑞利瑞利 - - 金斯公式金斯公式2 4普朗克公式的理論曲普朗克公式的理論曲線線實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值*實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)值值與與普普朗朗克克公公式式理理論論曲曲線線比比較較T = 2 000 K第12頁(yè)/共17頁(yè)14 黑體中的分子、原子的振動(dòng)可看作諧振黑體中的分子、原子的振動(dòng)可看作諧振子,這些諧振子的能量狀態(tài)是分立的,相應(yīng)子,這些諧振子的能量狀態(tài)是分立的,相應(yīng)的能量是某一最小能量的整數(shù)倍,即的能量是某一最小能量的整數(shù)倍,即 ,2 ,3 , n , 稱

7、為能量子,稱為能量子,n 為量子數(shù)為量子數(shù).2 普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)), 3 , 2 , 1(nnh 普朗克量子假設(shè)是量子力學(xué)的里程碑普朗克量子假設(shè)是量子力學(xué)的里程碑. 第13頁(yè)/共17頁(yè)15 (2)當(dāng)量子數(shù)由當(dāng)量子數(shù)由 增加到增加到 時(shí),振時(shí),振幅的變化是多少?幅的變化是多少?n1n 例例2 設(shè)一音叉尖端質(zhì)量為設(shè)一音叉尖端質(zhì)量為 0.050 kg ,將,將其頻率調(diào)到其頻率調(diào)到 ,振幅,振幅 .求求mm 0 . 1AHz 480(1)尖端振動(dòng)的量子數(shù);尖端振動(dòng)的量子數(shù); 解解(1)J 227. 0)2(21212222AmAmE第14頁(yè)/共17頁(yè)16nhE 291013. 7hEn基元能量基元能量J1018.331h(2)mnhmEA222222nhE nmhAAd2d22第15頁(yè)/

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